摘要:随着中国新型电力系统建设的持续推进，能源绿色低碳转型加速升级，新能源装机容量占比大幅提高，大量电力电子设备接入电网，电力系统的电源侧、负荷侧、电网侧出现转动惯量降低、无功支撑能力变弱等深刻变化。在此背景下，电力系统要求设备具备新的特性，即同步机相应的特性和主动承担支撑电网等能力。文中从新型电力系统需求、构网型变流器技术、典型设备与工程应用3个方面阐述了新型电力系统的主要特点，并对构网型变流器工作原理与不同拓扑结构进行了分析。随后，结合现有研究与实际工程，介绍了构网型柔性直流、构网型静止调相机、构网型静止无功发生器、构网型储能这4种典型构网型变流器的工程应用案例。最后，针对构网型技术研究现状提出发展建议及展望，为进一步的工程应用提供参考。

摘要:构网型技术在新型电力系统中具有广阔的应用前景，构网型储能变流器是其关键设备。构网型控制下，负荷功率波动将直接影响储能设备输出功率，电池由于放电速度慢，难以适应复杂的功率需求，且频繁放电会缩短其使用寿命。引入超级电容的混合储能变流器是解决这一问题的有效方案。针对构网型混合储能变流器的直流侧储能设备，文中提出了一种无通信自适应协调控制策略，通过识别功率类型，自适应地切换控制模态，在面对功率波动时进行分频控制，面对冲击功率时利用超级电容独立承担功率需求。该策略在延长电池使用寿命的同时，有效提升了超级电容利用率，提高了变流器整体性能，且无须使用通信线。实验结果验证了控制策略的可行性和有效性。

摘要:新型电力系统建设要求并网逆变器控制能够灵活适应复杂电网工况。并网逆变器采用传统跟网/构网双模控制时存在模式切换、控制复杂问题，而采用虚拟振荡器控制时则存在控制参数多、设计烦琐问题。为此，文中借鉴虚拟振荡器控制模拟非线性振荡器振荡电压自建立原理，针对并网逆变器提出了一种基于类振荡器的无锁相环功率/电压统一控制器（OR-PLL-less UPVC）。该OR-PLL-less UPVC由功率控制模块、电压自建立模块及电压幅值调节模块组成。首先，介绍了OR-PLL-less UPVC各模块结构和工作原理，并分析了逆变器输出电压控制律。其次，建立了系统的状态空间模型以分析系统小信号稳定性。最后，通过仿真及实时控制器硬件在环实验，验证了所提OR-PLL-less UPVC在网侧线路阻抗、电网电压/频率等参数变化时均能自主调节逆变器端口电压，跟踪功率调度指令，以实现在复杂工况下的跟网/构网统一控制。

摘要:构网型（GFM）逆变器可以有效地缓解由于新能源发电渗透率提高导致的低惯性与弱网稳定性问题。然而，GFM逆变器的虚拟惯性也会引发电网频率跌落期间的过流问题。针对此问题，文中基于频率跌落期间的功角变化，揭示了GFM逆变器与电网之间的功角增量是电网频率跌落期间GFM逆变器过流的主导因素，需要投入限流策略来避免过流。为了避免限流策略的反复投切并实现快速过流保护，提出了一种基于事件触发的SR锁存器切换逻辑；该方法利用事件触发的逻辑实时响应过流事件，从而实现快速过流保护。然后，提出了一种基于功角增量的自适应频率追踪策略，并基于过流初始阶段的残余功角增量自适应计算虚拟阻抗。所提方法不仅抑制了电网故障期间的过流，增强了系统的同步稳定性，还具备故障恢复能力。此外，通过对自适应频率追踪策略的闭环传递函数的带宽分析，表明该策略具有良好的兼容性。最后，仿真和实验结果验证了所提方法的有效性与准确性。

摘要:并联运行的构网型变换器由于惯量、阻尼、阻抗等参数差异，变换器间暂态交互作用加剧，增加了变换器暂态同步失稳风险。多机暂态稳定协同控制是提升并网系统暂态稳定性的关键。为此，文中基于构网型变换器并联系统暂态交互模型，揭示了暂态交互能量的功角驱动效应可能诱发的多机失稳机制，提出了多构网型变换器频率同步协同致稳控制方法。一方面，通过频率同步控制降低暂态交互能量，维持变换器间同步稳定运行；另一方面，通过虚拟动能加权计算中心频率，耗散拥有较大虚拟动能变换器的加速能量，改善变换器相对系统的暂态稳定性。通过李雅普诺夫能量函数证明了所提控制方法在并联系统接入大电网条件下对系统稳定性的提升作用。进一步，通过构建计及协同控制的变换器并联系统稳定域，验证了协同控制方法可有效扩大系统稳定域，用于指导参数优化。最后，通过仿真和实验验证了所提方法的正确性。

摘要:针对风电场区域系统转动惯量不足且快速频率支撑手段缺乏的问题，利用对风电场自备高压直挂式跟网型静止无功发生器的构网型改造，实现对风电场有功功率-频率和无功功率-电压双目标支撑成为一个新的研究热点。首先，文中以配置超级电容的静止同步调相机为研究对象，分析了关键控制和电气参数变化对静止同步调相机功角相空间演化过程的影响。然后，阐明了等效惯量、超级电容容值与有功功率-频率支撑能力三者之间的约束关系。继而，通过分析导致静止同步调相机双目标控制矛盾的本质原因，提出一种基于超级电容荷电状态的有功滞环控制模式切换策略，在保证无功补偿能力的前提下，提升了静止同步调相机有功功率-频率支撑能力。最后，仿真算例验证了理论分析的正确性和所提策略的有效性。

摘要:构网型直驱风电机组模拟同步机特性，能够主动支撑电网电压、改善频率响应。现有研究主要探讨特定构网型控制策略的频率响应或并网稳定性，缺乏对不同构网型控制策略动态特性差异的对比研究。文中针对虚拟同步发电机（VSG）控制、下垂控制和惯性同步控制（ISC）这3种典型构网型直驱风电机组，分别建立其无功功率-电压、有功功率-频率和电压-电流小信号频域动态模型，对比研究了3种构网型直驱风电机组在电压响应能力、频率响应能力和电网强度适应能力三方面的特性差异，并进一步分析了关键控制参数对动态特性差异化影响的规律。最后，通过仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。结果表明，下垂控制在电压支撑能力方面表现最佳，VSG控制在频率支撑能力方面表现最佳，而ISC在强电网条件下的适应性较好。研究结果可为构网型控制策略的选择与应用提供有价值的参考。

摘要:构网型设备凭借其电压/频率主动支撑能力，正推动电力系统形成混联系统典型结构。然而，由于构网型设备多控制环节、高模型阶数及与跟网型设备动态交互复杂，其动态特性的合理表征与降阶建模面临挑战，制约着系统强度量化评估的精度。文中从系统相角强度视角聚焦于小扰动同步稳定问题，提出一种计及跟网/构网型设备动态交互的构网型设备等值建模方法。首先，构建包含两类设备动态交互的相角回路，基于复转矩系数法和正净阻尼判据解析混联系统的同步稳定条件；进一步，将构网型设备降阶为理想电压源串联等值阻抗形式，其等值阻抗参数和正净阻尼系数可联合表征构网型设备的电压源特性及其对系统强度的贡献，并支撑基于短路比指标的系统强度量化评估。所提方法可基于黑箱模型实现，适用于含内环的多种构网型控制策略。最后，通过仿真验证了方法的有效性，并分析了不同控制参数对等值建模结果的影响。

摘要:针对大规模储能变流器（PCS)并网引发的宽频振荡问题，现有振荡抑制策略未能有效抑制由频率耦合效应造成的多频段谐振。在考虑由锁相环等非线性环节引发的振荡频率耦合特性的基础上，文中提出了一种改进的自适应有源阻尼谐振抑制方法。首先，基于实际电网的复杂拓扑结构，建立PCS并网系统模型，并根据Nyquist稳定判据揭示了互联系统的振荡风险区域。然后，在设计级联陷波器环节时进一步考虑锁相环控制引发的频率耦合效应，并通过实时量测PCS与电网之间的电流、电压信息设置并修正陷波器参数，使得PCS在全频段尽可能提供正阻尼，即相角位于±90°之间，从而适应电网复杂多变的运行方式，实现PCS并网系统的振荡自适应抑制。与现有方法相比，所提方法降低了谐振频率转移的风险。最后，通过PSCAD/EMTDC仿真以及实机实验验证了所提控制方法具有更好的动态性能及谐波抑制效果。

摘要:直驱风电系统中机组与电网的多时间尺度交互易引发次/超同步振荡，须探索有效的抑制方法。飞轮储能具有功率动态响应快、单位时间充放电频次高等优点，能够提高系统阻尼特性，在次/超同步振荡抑制方面具有应用潜力。文中提出了一种基于飞轮储能的次/超同步振荡自适应阻尼抑制方法，设计次/超同步振荡自适应阻尼器(SSOAD)附加在飞轮储能网侧变流器，并利用飞轮储能快速吸收和释放能量的特点，实现次/超同步振荡的抑制。首先，提出了集“测量-辨识-控制”功能一体化的SSOAD整体架构。在此基础上，为了辨识出振荡模态的数目及各个模态的频率，设计了次/超同步振荡检测与辨识方法和自适应多通道阻尼器。然后，设计了飞轮储能系统控制策略，包括基于电流补偿的振荡抑制方法和充放电双向转换控制方法。最后，搭建了直驱风电系统仿真模型以验证所提SSOAD的可行性。结果表明，所设计的SSOAD不仅能够实现多振荡模式的实时辨识，还能够保证在多变运行条件下有效抑制次/超同步振荡。

摘要:为应对新能源日内功率偏差导致的系统电力平衡问题，电力调度部门需要从前瞻性视野对日前计划进行分钟级修正。为此，提出一种基于冗余约束快速辨识的电力系统前瞻调度鲁棒决策方法，在保证短时间高效求解的同时，提升极端运行场景下电力系统的新能源消纳率和保供能力。首先，在前瞻调度决策模式下，考虑风电/光伏的不确定性，结合水电、火电、储能及联络线多资源协同控制建立两阶段优化模型，第1阶段考虑系统的经济性和安全性，第2阶段考虑系统的新能源消纳和保供能力。进一步，考虑到新能源不确定性将增加模型复杂度，提出基于图卷积神经网络-长短期记忆网络的冗余约束辨识与削减方法，并利用列与约束生成算法对约简后的前瞻调度模型进行鲁棒优化求解。最后，在IEEE 118节点系统中进行算例仿真验证，通过数值结果验证了所提模型能够实现冗余约束的快速辨识，所提鲁棒决策方法能对多种不同类型场景的前瞻调度策略进行高效求解。

摘要:含高比例户用光伏的低压有源配电网面临严重的过电压问题。同时，拓扑结构和线路参数的缺失，进一步增加了电压优化调控难度。为此，提出一种数据驱动的电压在线调控策略。首先，通过数据驱动的方法，在线辨识与更新系统节点电压-功率方程中的参数，为动态估计节点电压提供基础。然后，建立以最大化光伏消纳为目标的电压优化调控模型，并根据模型求解结果，在控制光伏逆变器跟踪无功指令的同时，对有功输出进行动态限幅，从而实现电压的有效调控。算例结果表明，该策略不仅在无电气模型的条件下解决了节点电压估计问题，而且可以按照无功优先的原则有效治理过电压，实现光伏最大化消纳，验证了所提策略的有效性。

摘要:针对热网传输延迟引发的用户低碳响应时滞问题，提出一种计及网荷热惯性的综合能源系统低碳优化调度方法。首先，基于流量分段法构建热网热惯性与碳流模型，并设计基于负荷碳势分布的碳价定价机制，以解决热网传导碳信号时的延迟问题；其次，结合热舒适度理论建立建筑热惯性模型，揭示用户热负荷调整与室内温度变化的动态关系，据此构建时滞依赖的热需求价格弹性模型；最后，建立以系统运营商运行成本和用户用能成本最优为目标的双层优化模型，通过售能价格和负荷响应协同迭代求解。仿真结果表明，所提方法可提升用户热负荷曲线与新能源出力峰谷的时空匹配度，实现新能源消纳与用户用能体验的兼顾。

摘要:随着风能、光伏等间歇性可再生能源的大规模接入，电力系统对运行灵活性的需求日益突出。高耗能工业负荷具有容量大、调节潜力高等特点，已成为需求侧调控的重要资源。文中以六大高耗能行业之一的纺织工业为例，针对其用能特性与生产过程深度耦合的特点，分析该特性对工业负荷参与电网调峰或需求响应意愿及生产效益的影响。首先，基于纺织工业强流程化的生产特征，提出融合能源网络结构与生产工序流程的全流程架构，揭示了能源系统与生产环节之间的深度耦合机制。然后，结合纺织企业追求经济运行的特点和蒸汽所具有的可存储特性，构建了以日运行成本最小为优化目标，综合考虑工序温度需求、蒸汽等效储能特性与生产约束的电力-蒸汽协同调度模型，为纺织工业负荷参与电网互动提供建模基础。最后，调度结果验证了所提调度策略的有效性和经济性，也为工业负荷参与电力系统调节提供了理论依据。

摘要:针对复杂海上环境影响下海上风电机组维护决策问题，提出风电机组两阶段滚动优化维护决策方法。首先，计及海洋环境多维变量时序相关性，采用改进生成对抗网络生成短期维护月度海洋环境场景，再考虑历史季节性变化特征对典型月度场景进行随机抽样，进而构成长期维护海洋环境场景；其次，提出考虑海洋环境影响下的机组部件可靠性以及维护等待时间，以反映不确定海洋环境场景对风电机组维护效用的影响；然后，建立海上风电机组长短期两阶段滚动预防性维护模型，获得海洋环境不确定影响下的最优维护策略；最后，通过仿真验证了所提维护决策模型和方法的有效性，并分析了海洋环境场景的不确定性对维护策略的影响。

摘要:新能源发电的不稳定性对新型电力系统的安全稳定运行产生了显著影响，而储能技术是应对该问题的有效方案。高温超导储能因其功率密度大、响应速度快等优点在平抑新能源功率波动和提升电能质量等方面展现出良好的应用潜力。为全面、深入地分析高温超导储能并网后的故障特性，文中基于高温超导储能并网系统的拓扑结构和控制策略，建立了高温超导储能并网系统仿真模型，模拟在充/放电场景下高温超导储能交流侧短路故障和直流侧磁体失超故障后的动态响应过程。在此基础上，明确了高温超导储能在充/放电场景下的故障特性差异，分析了产生差异的主要原因。最后，基于PSCAD/EMTDC对所建模型进行了功能性验证。

摘要:分址级联特高压直流输电系统相较于常规两端特高压直流输电系统在接线方式和回线转换方面更加灵活和复杂。文中基于实际送端分址级联特高压直流工程，设计了直流系统接地方式转换策略，从而满足送端低压换流站灵活投退的应用需求。针对接地方式在大地回线和金属回线运行方式下可能存在的转换失败问题，分别提出了小电流阶跃和受端换流站短时接地的应对策略。基于实际控制保护装置与实时数字仿真的试验验证了所提控制策略的有效性。

摘要:电能表作为低压配电网重要的数据源，其计量异常的治理关系到电力交易的公平性。因此，以电能表功率、电压冻结值及部分档案信息作为输入，设计了一种基于变权值神经网络的低压配电网线损弱关联型计量异常识别模型。该模型的主体部分是用于推算计量异常指数的残差神经网络。首先，针对输入信息不完备引起的精度退化，提出了神经网络变权值算法，即不再认为网络权值训练后均保持恒定，转而将其中一部分视作若干本征权值叠加而成的可变权值层。然后，利用无法直接作为网络输入的节点间关联状态，通过分维度的合成密度矩阵合并计算叠加系数，显著提升了模型准确度。最后，将增广样本集用于训练和测试，对比验证了变权值残差神经网络识别模型的有效性，再将该模型试点应用于中国浙江省某市电网高损台区治理，进一步检验了其在实际工况中的检测效果。